内容正文:
平面向量基本定理及坐标表示题型分类与素养能力提升课原题
展示·基础素养能力
1.(1)如图,已知平面内有三个向量,,,其中与的夹角为120°,与的夹角为30°,且||=||=1,||=2,若=λ+μ(λ,μ∈R),则λ+μ的值为 .
(2)已知向量,和在正方形网格中的位置如图所示,若=λ+μ,则λμ= .
2.(1)已知A(-2,4),B(3,-1),C(-3,-4).设=,=,=,且=3,=-2. ①求3+-3;②求满足=m+n的实数m,n;③求M,N的坐标及向量的坐标.
(2)(多选题)设向量,满足||=2,=(2,1),且与是共线向量,则的坐标为( )
A.(6,3) B.(4,2) C.(-6,-3) D.(-4,-2)
3.(1)如图,在△ABC中,=,=2,BF交CE于G,且=x+y(x,y∈R),则x+y=( )
A. B.
C. D.
(2)(多选题)在△ABC中,点D在线段BC的延长线上,且=,点O在线段CD上(不与点C,D重合),若=x+(1-x),则实数x的取值可以是( )
A.- B.- C.- D.-
实践·素养能力提升
考法1直接利用平面向量基本定理
1.已知两个非零向量互相垂直,若向量=4+5与=2+λ共线,则实数λ的值为( )
A.5 B.3 C. D.2
2.如图,在△OAB中,若点C满足=2,=λ+μ(λ,μ∈R),则+=( )
A. B.
C. D.
考法2向量的坐标表示在实际中应用
3.已知点A(0,1),B(3,2),向量=(-4,-3),则向量=( )
A.(-7,-4) B.(7,4) C.(-1,4) D.(1,4)
4.已知点M(3,-2),N(-5,-1),且=,则P点的坐标为( )
A.(-8,1) B.(-1,-) C.(1,) D.(8,-1)
5.已知点A(-2,4),B(3,-1),C(-3,-4);设=,=,=,且=3,=-2.(1)求3+-3;(2)求满足=m+n的实数m和n的值;(3)求点M和N的坐标及向量的坐标.
考法3处理向量中的垂直关系
6.已知向量=(3,4),=(x,1),若(-)⊥,则实数x等于 .
7.设向量=(cos θ,2),=(-1,sin θ),若⊥,则sin 2θ= .
8.已知在△ABC中,∠A=120°,且AB=3,AC=4,若=λ+,且⊥,则实数λ的值为( )
A. B. C.6 D.
考法4处理向量中的平行关系
9.设向量,不平行,向量λ+与+2平行,则实数λ= .
10.已知向量=(1,2),=(2,-2),=(3,λ).若∥(2+),则实数λ= .
11.(多选题)已知向量=(1,1),=(-1,2),若(-)∥(2+4cosθ),且角θ∈(-180°,270°),则θ=( )
A.-120° B.-150° C.120° D.240°
考法5求向量模、夹角及数量积中应用
12.已知向量=(2,3),=(3,2),则|-|=( )
A. B.2 C.5 D.50
13.已知=(2,3),=(3,t),||=1,则·=( )
A.-3 B.-2 C.2 D.3
14.已知非零向量,满足||=2||,且(-)⊥,则与的夹角为( )
A. B. C. D.
考法6平面向量基本定理在题图中应用
15.如图,是一个有5个全等的小正方形拼接而成的图形,且有=x+y,则x+y的值是 .
16.已知||=1,||=,·=0,点C在∠AOB内,且∠AOC=30°.设=m+n(m,n∈R),则= .
考法7向量在分割三角形的面积之比中应用
17.若M是△ABC内一点,且满足+=4,则△ABM与△ACM的面积之比为( )
A. B. C. D.2
18.若点M是△ABC所在平面内的一点,且满足5=+3,则△ABM与△ABC的面积之比为( )
A. B. C. D.
拓展·素养能力深化
1.已知向量,且,.则与的夹角为( )
A. B. C. D.
2.已知向量=(1,-3),=(2,-1),=(k+1,k-2),若以A,B,C三点为顶点能构成三角形,求实数k的取值范围.
3.(多选题)已知点和,若点在直线上,且,则点的坐标是( )
A. B. C. D.
4.(多选题)设点M是△ABC所在平面内一点,则下列说法正确的是( )
A.若=+,则点M是边BC的中点
B.若=2-,则点M在边BC的延长线上
C.若=--,则点M是△ABC的重心
D.若=x+y,且x+y=,则△MBC的面积是△ABC面积的
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平面向量基本定理及坐标表示题型分类与素养能力提升课原题
展示·基础素养能力
1.(1)如图,已知平面内有三个向量,,,其中与的夹角为120°,与的夹角为30°,且||=||=1,||=2,若=λ+μ(λ,μ∈R),则λ+μ的值为 .
(2)已知向量,和在正方形网格中的位置如图所示,若=λ+μ,则λμ= .
2.(1)已知A(-2,4),B(3,-1),C(-3,-4).设=,=,=,且=3,=-2. ①求3+-3;②求满足=m+n的实数m,n;③求M,N的坐标及向量的坐标.
(2)(多选题)设向量,满足||=2,=(2,1),且与是共线向量,则的坐标为( )
A.(6,3) B.(4,2) C.(-6,-3) D.(-4,-2)
3.(1)如图,在△ABC中,=,=2,BF交CE于G,且=x+y(x,y∈R),则x+y=( )
A. B.
C. D.
(2)(多选题)在△ABC中,点D在线段BC的延长线上,且=,点O在线段CD上(不与点C,D重合),若=x+(1-x),则实数x的取值可以是( )
A.- B.- C.- D.-
实践·素养能力提升
考法1直接利用平面向量基本定理
1.已知两个非零向量互相垂直,若向量=4+5与=2+λ共线,则实数λ的值为( )
A.5 B.3 C. D.2
2.如图,在△OAB中,若点C满足=2,=λ+μ(λ,μ∈R),则+=( )
A. B.
C. D.
考法2向量的坐标表示在实际中应用
3.已知点A(0,1),B(3,2),向量=(-4,-3),则向量=( )
A.(-7,-4) B.(7,4) C.(-1,4) D.(1,4)
4.已知点M(3,-2),N(-5,-1),且=,则P点的坐标为( )
A.(-8,1) B.(-1,-) C.(1,) D.(8,-1)
5.已知点A(-2,4),B(3,-1),C(-3,-4);设=,=,=,且=3,=-2.(1)求3+-3;(2)求满足=m+n的实数m和n的值;(3)求点M和N的坐标及向量的坐标.
考法3处理向量中的垂直关系
6.已知向量=(3,4),=(x,1),若(-)⊥,则实数x等于 .
7.设向量=(cos θ,2),=(-1,sin θ),若⊥,则sin 2θ= .
8.已知在△ABC中,∠A=120°,且AB=3,AC=4,若=λ+,且⊥,则实数λ的值为( )
A. B. C.6 D.
考法4处理向量中的平行关系
9.设向量,不平行,向量λ+与+2平行,则实数λ= .
10.已知向量=(1,2),=(2,-2),=(3,λ).若∥(2+),则实数λ= .
11.(多选题)已知向量=(1,1),=(-1,2),若(-)∥(2+4cosθ),且角θ∈(-180°,270°),则θ=( )
A.-120° B.-150° C.120° D.240°
考法5求向量模、夹角及数量积中应用
12.已知向量=(2,3),=(3,2),则|-|=( )
A. B.2 C.5 D.50
13.已知=(2,3),=(3,t),||=1,则·=( )
A.-3 B.-2 C.2 D.3
14.已知非零向量,满足||=2||,且(-)⊥,则与的夹角为( )
A. B. C. D.
考法6平面向量基本定理在题图中应用
15.如图,是一个有5个全等的小正方形拼接而成的图形,且有=x+y,则x+y的值是 .
16.已知||=1,||=,·=0,点C在∠AOB内,且∠AOC=30°.设=m+n(m,n∈R),则= .
考法7向量在分割三角形的面积之比中应用
17.若M是△ABC内一点,且满足+=4,则△ABM与△ACM的面积之比为( )
A. B. C. D.2
18.若点M是△ABC所在平面内的一点,且满足5=+3,则△ABM与△ABC的面积之比为( )
A. B. C. D.
拓展·素养能力深化
1.已知向量,且,.则与的夹角为( )
A. B. C. D.
2.已知向量=(1,-3),=(2,-1),=(k+1,k-2),若以A,B,C三点为顶点能构成三角形,求实数k的取值范围.
3.(多选题)已知点和,若点在直线上,且,则点的坐标是( )
A. B. C. D.
4.(多选题)设点M是△ABC所在平面内一点,则下列说法正确的是( )
A.若=+,则点M是边BC的中点
B.若=2-,则点M在边BC的延长线上
C.若=--,则点M是△ABC的重心
D.若=x+y,且x+y=,则△MBC的面积是△ABC面积的
平面向量基本定理及坐标表示题型解析与素养能力提升课讲义
展示·基础素养能力
提炼重点,整合方法
1.(1)如图,已知平面内有三个向量,,,其中与的夹角为120°,与的夹角为30°,且||=||=1,||=2,若=λ+μ(λ,μ∈R),则λ+μ的值为 .
(2)已知向量,和在正方形网格中的位置如图所示,若=λ+μ,则λμ= .
解析 (1)法一:以λ和μ为邻边作平行四边形OB1CA1,如图,则=+.因为与的夹角为120°,与的夹角为30°,所以∠B1OC=90°,在Rt△OB1C中,||=2,∠B1CO=30°,所以||=2tan30°=2,||=2||=4,所以||=||=4,所以=4+2,比较系数得λ=4,μ=2,所以λ+μ=6.故填6.
法二:以O为原点,建立如图所示的平面直角坐标系,则依题意可得A(1,0),C(2cos 30°,2sin 30°),B(cos 120°,sin 120°).即C(3,),B(-,).由=λ+μ=λ(1,0)+μ(-,),即(3,)=(λ-μ,μ),可得λ-μ=3,且μ=,解得μ=2,λ=4,所以λ+μ=6.故填6.
(2)建立如图所示的平面直角坐标系xAy,则由题意知=(2,-2),=(1,2),=(1,0).由题目条件=λ+μ,可知(2,-2)=λ(1,2)+μ(1,0),于是得
λ+μ=2,且2λ=-2,解得λ=-1,μ=3,所以λμ=-3.故填-3.
答案 (1) 6;(2)-3.
【总结提升】本题(1)中关键是利用平行四边形法则对作关于,为基底的分解;另外,当某向量用基底难于表示或数量关系不易确定时,可考虑用坐标法解决.这类问题在求解中要关注四点:①基底必须是两个不共线的向量;②选定基底后,通过构造平行四边形(或三角形)利用向量的加、减、数乘以及向量平行的充要条件,把相关向量用这一组基底表示出来;③注意几何性质在向量运算中的作用,用基底表示未知向量,常借助图形的几何性质,如平行、相似等;④在基底未给出的情况下,合理地选取基底会给解题带来极大方便.
2.(1)已知A(-2,4),B(3,-1),C(-3,-4).设=,=,=,且=3,=-2. ①求3+-3;②求满足=m+n的实数m,n;③求M,N的坐标及向量的坐标.
(2)(多选题)设向量,满足||=2,=(2,1),且与是共线向量,则的坐标为( )
A.(6,3) B.(4,2) C.(-6,-3) D.(-4,-2)
解析 (1)由已知得==(3,-1)-(-2,4)=(5,-5),同理得==(-6,-3),==(1,8).
①则3+-3=3(5,-5)+(-6,-3)-3(1,8)=(15-6-3,-15-3-24)=(6,-42).
②因为m+n=(-6m+n,-3m+8n)==(5,-5);于是得-6m+n=5,且-3m+8n=-5,解得m=-1,n=-1.
③设O为坐标原点,因为=-=3,所以=3+=(3,24)+(-3,-4)=(0,20),所以M(0,20).又因为=-=-2,所以=-2+=(12,6)+(-3,-4)=(9,2),所以N(9,2).所以=(9,2)-(0,20)=(9,-18).
(2)法一:依题意,设=(x,y),(x,y∈R);由与共线,可得x-2y=0,且又有||=2,得x2+y2=20,解得x=4,y=2,或者x=-4,y=-2,则=(4,2)或(-4,-2);故选BD.
法二:由于=(2,1),且与是共线向量,可设=λ(2,1)=(2λ,λ)(λ∈R);又||==2,化简得,解得或,知=(4,2)或(-4,-2);故选BD.
答案 (1)①3+-3=(6,-42);②m=-1,n=-1;③M(0,20),N(9,2),=(9,-18).
(2)=(4,2)或(-4,-2);故选BD.
【总结提升】平面向量坐标运算的技巧主要有三点:(1)向量的坐标运算主要是利用向量加、减、数乘运算的法则来进行求解的,若已知有向线段两端点的坐标,则应先求向量的坐标;
(2)解题过程中,常利用向量相等则其坐标相同这一原则,通过列方程(组)来进行求解,并注意方程思想的应用;(3)当与共线时,若已知,则设可简化运算.
3.(1)如图,在△ABC中,=,=2,BF交CE于G,且=x+y(x,y∈R),则x+y=( )
A. B.
C. D.
(2)(多选题)在△ABC中,点D在线段BC的延长线上,且=,点O在线段CD上(不与点C,D重合),若=x+(1-x),则实数x的取值可以是( )
A.- B.- C.- D.-
解析 (1)因为=,则有=x+y=+y,又因B、G、F三点共线,则得+y=1 ①;又由=2,则有=x+y=x+,又因E、G、C三点共线,则得x+=1 ②;由①②联立方程组,可解得x=,y=,所以x+y=.故选D.
(2)依题意,知B,C,D,O四点共线,可设=y,则=+=+y=+y(-)=-y+(1+y);因为=,点O在线段CD上,且不与C,D重合,所以y∈(0,2),又因为=x+(1-x),所以由平面向量基本定理,比较系数得x=-y∈(-2,0),知实数x的取值范围是(-2,0),而-,-,-∈(-2,0),故选ACD.
答案 (1)D;(2)ACD.
【总结提升】利用三点共线的充要条件求解的关键所在.设、不共线,且=λ+μ,则P、A、B三点共线的充要条件是λ+μ=1.此结论的证明如下:
先证充分性:若λ+μ=1,由=λ+μ=(1-μ)+μ=+μ(-)=+μ,则-=μ,即=μ,所以,共线,且它们有公共点A,故A,P,B三点共线.再证必要性:若P,A,B三点共线,则=μ=μ(-);所以-=μ-μ,即=(1-μ)+μ.令λ=1-μ,则=λ+μ,其中μ+λ=1.综上知命题获证.
实践·素养能力提升
依据考点,罗列考法
考法1直接利用平面向量基本定理
1.已知两个非零向量互相垂直,若向量=4+5与=2+λ共线,则实数λ的值为( )
A.5 B.3 C. D.2
1.C 因为向量=4+5与=2+λ共线,所以存在实数t,使得=t,即4+5=t(2+λ),又向量,互相垂直,故,不共线;由平面向量基本定理,比较系数得2t=4且λt=5,解得t=2,λ= .故选C.
2.如图,在△OAB中,若点C满足=2,=λ+μ(λ,μ∈R),则+=( )
A. B.
C. D.
2.D 由图及=2,得=+=+=+(-)=+,又因=λ+μ,由平面向量基本定理,得λ=,μ=,则+=3+=.故选D.
考法2向量的坐标表示在实际中应用
3.已知点A(0,1),B(3,2),向量=(-4,-3),则向量=( )
A.(-7,-4) B.(7,4) C.(-1,4) D.(1,4)
3.A 依题意,设点C(x,y),又因A(0,1),则(-4,-3)==(x,y)-(0,1)=(x,y-1),从而得x=-4,且y-1=-3,解得x=-4,y=-2,所以C(-4,-2),又B(3,2),则=(-4,-2)-(3,2)=(-7,-4).故选A.
4.已知点M(3,-2),N(-5,-1),且=,则P点的坐标为( )
A.(-8,1) B.(-1,-) C.(1,) D.(8,-1)
4.B 由题意,设点P(x,y),则得=(x-3,y+2),而=(-8,1)=(-4,),所以x-3=-4,且y+2=,解得x=-1,y=-,所以点P坐标为(-1,-).故选B.
5.已知点A(-2,4),B(3,-1),C(-3,-4);设=,=,=,且=3,=-2.(1)求3+-3;(2)求满足=m+n的实数m和n的值;(3)求点M和N的坐标及向量的坐标.
5.解:(1)由已知,得==(3,-1)-(-2,4)=(5,-5),同理=(-6,-3),=(1,8).所以3+-3=3(5,-5)+(-6,-3)-3(1,8)=(15-6-3,-15-3-24)=(6,-42).
(2)由(1)知,由于m+n=(-6m+n,-3m+8n)==(5,-5),从而得-6m+n=5,且-3m+8n=-5,解得m=-1,n=-1.
(3)不妨设O为坐标原点;由(1)知,因为=-=3,所以=3+=(3,24)+(-3,-4)=(0,20),所以点M(0,20);又因为=-=-2,所以=-2+=(12,6)+(-3,-4)=(9,2),所以点N(9,2);故得=(9,2)-(0,20)=(9,-18).
考法3处理向量中的垂直关系
6.已知向量=(3,4),=(x,1),若(-)⊥,则实数x等于 .
6.7 法一:因为(-)⊥,所以(-)·=0,即2=·,于是有25=3x+4,解得x=7.故填7.
法二:由于=(3,4),=(x,1),所以-=(3,4)-(x,1)=(3-x,3),又(-)⊥,所以3(3-x)+4×3=0,解得x=7.故填7.
7.设向量=(cos θ,2),=(-1,sin θ),若⊥,则sin 2θ= .
7. 由于=(cos θ,2),=(-1,sin θ),且⊥,所以·=-cos θ+2sin θ=0,可得tan θ=.所以sin 2θ===.
8.已知在△ABC中,∠A=120°,且AB=3,AC=4,若=λ+,且⊥,则实数λ的值为( )
A. B. C.6 D.
8.A 因为⊥,所以·=(λ+)·(-)=-λ2+2+(λ-1)·=0,
即得-λ×32+42+(λ-1)×3×4×cos 120°=0,化简得15λ=22,所以λ=.故选A.
考法4处理向量中的平行关系
9.设向量,不平行,向量λ+与+2平行,则实数λ= .
9. 由于向量,不平行,则+2≠,由题意可知存在唯一实数m,使得λ+=m(+2)=m+2m;根据平面向量的基本定理,得λ=m,且1=2m,解得λ=.故填.
10.已知向量=(1,2),=(2,-2),=(3,λ).若∥(2+),则实数λ= .
10. 由题意,得2+=(4,2),又因为∥(2+),且=(3,λ),于是得4λ=6,所以λ=.故填.
11.(多选题)已知向量=(1,1),=(-1,2),若(-)∥(2+4cosθ),且角θ∈(-180°,270°),则θ=( )
A.-120° B.-150° C.120° D.240°
11.ACD 因为-=(2,-1),2+4cosθ=(2-4cosθ,2+8cosθ),且(-)∥(2+4cosθ),则2(2+8cosθ)=-(2-4cosθ),解得cosθ=-,又角θ∈(-180°,270°),得θ=-120°或120°或240°;故选ACD.
考法5求向量模、夹角及数量积中应用
12.已知向量=(2,3),=(3,2),则|-|=( )
A. B.2 C.5 D.50
12.A 依题意,得-=(2,3)-(3,2)=(-1,1),则|-|==.故选A.
13.已知=(2,3),=(3,t),||=1,则·=( )
A.-3 B.-2 C.2 D.3
13.C 依题意,易得=-=(1,t-3),所以||==1,解得t=3,则得=(1,0),所以·=2×1+3×0=2.故选C.
14.已知非零向量,满足||=2||,且(-)⊥,则与的夹角为( )
A. B. C. D.
14.B 法一:由题意,知(-)·=0,可得·=||2,于是有,又因||=2||,代入上式得,且,可得,又因,所以.故选B.
法二:如图所示,设向量=,=,则=-;又因(-)⊥,则∠ABO==;而||=2||,即||=2||,在直角△ABC中,由,
得∠AOB=,即.故选B.
考法6平面向量基本定理在题图中应用
15.如图,是一个有5个全等的小正方形拼接而成的图形,且有=x+y,则x+y的值是 .
15.1 由图可得=-,而=2,=+=2-,所以=-=2-(2-)=3-2;又,不共线,且=x+y,由平面向量基本定理,知x+y=3-2,所以x=3,y=-2,故x+y=1.
16.已知||=1,||=,·=0,点C在∠AOB内,且∠AOC=30°.设=m+n(m,n∈R),则= .
16.3 如图所示,因为·=0,所以⊥.由于点C在∠AOB内,且∠AOC=30°;不妨设||=t(t>0),过点C作CD⊥OA于点D,CE⊥OB于点E,则四边形ODCE是矩形.=+=+.因为||=t,∠COD=30°,所以||=tsin30°=,||=tcos30°=.又因为||=,||=1,故=,=.所以=+,此时m=,n=,所以=3.
考法7向量在分割三角形的面积之比中应用
17.若M是△ABC内一点,且满足+=4,则△ABM与△ACM的面积之比为( )
A. B. C. D.2
17.C 在△ABC中,设AC的中点为D,易得+=2,由条件得2=4,即=2,从而知M为BD的中点,于是有===.故选C.
18.若点M是△ABC所在平面内的一点,且满足5=+3,则△ABM与△ABC的面积之比为( )
A. B. C. D.
18.B 如图,设AB的中点为D.则由5=+3,得3-3=2-2,即3=2,所以=,即向量与共线,且两向量过同一点M,所以C,M,D三点共线,且=,所以△ABM与△ABC公共边AB上的两高之比为3︰5,则△ABM与△ABC的面积比为.故选B.
拓展·素养能力深化
诠释疑难,深化思维
1.已知向量,且,.则与的夹角为( )
A. B. C. D.
1.A 设向量与的夹角为,由于,可得.由,得到.故选A.
2.已知向量=(1,-3),=(2,-1),=(k+1,k-2),若以A,B,C三点为顶点能构成三角形,求实数k的取值范围.
2.解:若以A,B,C三点为顶点能构成三角形,则表明向量,不共线.又因为=-=(2,-1)-(1,-3)=(1,2),=-=(k+1,k-2)-(1,-3)=(k,k+1),从而得1×(k+1)-2k≠0,解得k≠1.故实数k的取值范围是{k|k∈R,且k≠1}.
3.(多选题)已知点和,若点在直线上,且,则点的坐标是( )
A. B. C. D.
3.AC 设点的坐标为,则,.(1)当向量与同向时,依题意得,于是有,且,解得,此时点.(2)当向量与反向时,依题意得,于是有,且,解得,此时点.综上所述得点的坐标为或;故选AC.
4.(多选题)设点M是△ABC所在平面内一点,则下列说法正确的是( )
A.若=+,则点M是边BC的中点
B.若=2-,则点M在边BC的延长线上
C.若=--,则点M是△ABC的重心
D.若=x+y,且x+y=,则△MBC的面积是△ABC面积的
4.ACD 若=+,则点M是边BC的中点,知选项A正确;若=2-,即有-=-,即=,则点M在边CB的延长线上,且B是CM的中点(如下图),知选项B错误;若=--,即++=0,则点M是△ABC的重心,知选项C正确;如右图,由=x+y,且x+y=,可得2=2x+2y,且2x+2y=1,设=2,则M为AN的中点,且=2x+2y,易知B,N,C三点共线,则△MBC的面积是△ABC面积的,知选项D正确.综上,故ACD.
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